CN102281906A

CN102281906A - 医疗用部件及其制造方法

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Publication number: CN102281906A
Application number: CN2009801540540A
Authority: CN
Inventors: 高谷松文; 土屋弘行; 前岛正受
Original assignee: PROSTEC CO Ltd
Current assignee: PROSTEC CO Ltd
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: CA2770362C; MX2011010391A; BRPI0919992B1; CA2770362A1; ES2414635T3; IL217924A0; SG177768A1; JPWO2011024216A1; PL2371398T3; US10668187B2; NZ598179A; ZA201200882B; AU2009351845A1; EP2371398A1; US20130240365A1; AU2009351845B2; CN102281906B; IL217924A; EP2371398A4; KR20120062830A

Abstract

本发明提供一种抗菌性优良并且富有抗菌性的持续性，而且还富有生物体亲和性的医疗用部件及其制造方法。在酸性电解池或者碱性电解池中，对基材施加频率为50至10000Hz的脉冲状电流进行电解处理，来实施阳极氧化处理，在该基材表面形成具有优选5×10⁴个/mm²以上的密度的微细孔和/或微细凹凸的薄膜之后，进行使碘或者碘化合物浸渍到该薄膜中的碘浸渍处理。另外，作为碘化合物，优选聚乙烯吡咯烷酮碘、β-环糊精碘或者碘化银。另外，基材是金属材料并且优选具有生物体亲和性的Ti或者Ti合金、不锈钢、Co-Cr合金中的任意一种。另外，除了阳极氧化处理之外，还可通过药品处理、热加工处理、机械加工处理中任意一种或者其组合等来形成薄膜。由此，产生能够容易而且廉价地制造抗菌性优良并且具有优良的抗菌性的持续性，并富有生物体亲和性的医疗用部件。

Description

医疗用部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及医疗用部件，尤其涉及提高人工骨、人工关节等植入生物体内而使用的医疗用部件的抗菌性。

背景技术

由于近年来医疗技术的进步，将植入物移植到生物体内的技术在临床上越来越多地应用，所述植入物（implant）修复或者代替缺损、功能降低或者丧失的人体等的生物体的骨、关节等。作为这种技术中使用的植入物所要求的特性，在要求具备被代替的先前生物体的部分或者同等的强度的同时，首先要求具有与生物体的相容性，即具有生物体亲和性。作为具有这种特性的生物体相容金属材料，可以列举出钛、钛合金、不锈钢、Co-Cr合金等。但是，这些金属材料不显示生活活性，不会与骨化学性结合，因此存在长时间使用时产生偏移和松弛的问题。

对于这样的问题，例如专利文献1中记载了如下形成方法，使含有过氧化氢的糊状物接触作为基材的金属的表面，将基材表面转换成金属氧化物的氧化膜。通过该技术，能够在短时间内形成氧化膜，而且与生物体的相容性良好。另外，与上述问题不同，该方法存在将这些植入物移植到生物体内时，患部产生化脓等感染症的可能性非常高的问题。

对于这样的问题，考虑将广泛知晓的、显示出优良的抗菌性的Cu、Ag作为植入物的材料进行使用。例如，在非专利文献1中，公开了进行将已知显示优良的抗菌性的Ag作为植入物（纯银制），移植到动物（仓鼠）中的实验的结果。其结果表明，与钛、不锈钢相比，银制植入物产生严重炎症或者浮肿，生物体亲和性差，应当对在植入物用材料中使用Ag进行慎重判断。

另外，非专利文献2中，公开了关于在使用Ag涂层过的骨外固定（external skeletal fixation）针的情况下防止针感染的实验结果。其结果表明，不认为Ag涂层会使细菌充分减少，并认为将Ag涂层过的骨外固定针移植到生物体内会使血液中的Ag水平上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-6164号公报。

非专利文献

非专利文献1：C. N. Kraft等：Journal of Biomedical Materials Research Part A. Vol. 49（1999）Issue 2, Pages 192-199；

非专利文献2：A. Masse等：Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, Vol.53 (2000) Issue 5, Pages 600-604。

发明内容

发明所要解决的技术问题

鉴于这种现有技术的问题，本发明提供一种医疗用部件及其制造方法，即使将所述医疗用部件移植到生物体内，也能够长期防止各种细菌等引起的感染症，抗菌性优良，并且富有抗菌性的持续性，还富有生物体亲和性。

解决技术问题的手段

本发明的发明人等注意到，作为具有抗菌性的物质，有碘和碘化合物。碘具有杀菌性、抗菌性，还作为消毒药使用，可以说对生物体的毒性很小。因此，本发明的发明人为了防止植入物的感染，考虑到将这样的碘和碘化合物浸渍到植入物的基材表面。预想到如果能够将碘和碘化合物浸渍到植入物的基材表面，慢慢释放出碘，则能够对植入物自身杀菌的同时，还在维持此后的抗菌性方面极其有效。而且进一步进行研究的结果表明，例如，当使用预定范围的频率的脉冲状电流，在特定组成的电解液中使基材阳极氧化时，在基材表面形成具有很多微细的孔的氧化薄膜，而且该微细孔中能够浸渍碘和碘化合物，在提高抗菌性的持续性的方面是极其有效的孔。

首先，对本发明的发明人进行的基础实验进行说明：

将Ti合金（质量%为，6%Al—4%V-其余为Ti；JIS 60种合金）作为基材，制成圆盘状测试片（板厚：1.5mm）。对这些测试片进行脱脂处理后，实施阳极氧化处理。阳极氧化处理是在硫酸（35g/l）—磷酸（25g/l）—过氧化氢水（10g/l）混合池的酸性电解液（液体温度：室温）中，在恒定电压（150V）下电解5min的处理。施加电流的初期电流密度为8A/dm²，由于是恒定电压电解，因此电流值随着时间经过而逐渐降低。另外，电流为频率50至10000Hz的脉冲状电流。另外，也实施了施加电流是直流电（DC）的情况。

接着，对实施了阳极氧化处理的测试片实施水洗洗净处理之后，将该测试片浸渍在纯水中溶解了0.5质量%的作为碘化合物的聚乙烯吡咯烷酮碘（PVPI）的碘化合物水溶液中，将测试片设置在阳极侧，纯Ti板设置在阴极侧，以120V的恒定电压进行5min的电解，使之进行电泳，实施将碘化合物浸渍在测试片表面的氧化薄膜中的碘浸渍处理。另外，碘浸渍处理的初始电流密度为0.2A/dm²左右。部分测试片不实施碘浸渍处理。

首先，对于实施了阳极氧化处理的测试片，用扫描型电子显微镜（倍率：2500倍）观察测试片表面形成的氧化薄膜的表面情况。对各测试片进行5个视野以上的观察，测定每个视野中氧化薄膜上形成的孔的个数，进行算术平均，作为各测试片的表面形成的氧化薄膜的孔数。另外，观察各测试片的断面，也使用扫描型电子显微镜（倍率：2500倍）测定所形成的薄膜的厚度。另外，对于实施了阳极氧化处理的测试片和实施了阳极氧化处理和碘浸渍处理的测试片，依照JIS Z 2801的规定通过薄膜密封法来实施抗菌性试验。病原体使用大肠杆菌（JCM 1649株），测定经过预定时间（24h）后残存的菌落数，评价抗菌性。另外，试验次数为各反复进行2次。经过预定时间后残存的菌落数越少，则评价抗菌性越优良。最初的36000个/ml（3.6×10⁴个/ml）的菌落数，在经过预定时间（24h）之后，变为1ml中不足10个的情况评价（抗菌活性值）为4，10个以上但不足100个的情况评价（抗菌活性值）为3，100个以上但不足1000个的情况评价（抗菌活性值）为2，1000个以上但不足10000个的情况评价（抗菌活性值）为1，10000个以上的情况评价（抗菌活性值）为0。

得到的结果示于表1。

[ 表1]

*） A：Ti合金（JIS 60种合金）；

**）a：脉冲状，b：直流。

在不实施碘浸渍处理而仅实施阳极氧化处理的情况下，抗菌活性值为0，认为没有提高抗菌性。另外，对阳极氧化处理施加频率50Hz以上的脉冲状电流进行阳极氧化处理的情况，比起施加直流电进行阳极氧化处理的情况，抗菌性明显提高。尤其可以知道，通过施加800Hz以上，更优选的是施加1000至5000Hz的脉冲状电流进行阳极氧化处理，抗菌性显著提高。这从图1所示的所形成的微细孔的密度和阳极氧化处理中施加的脉冲电流的频率的关系可以看出。从图1可知，通过使施加的脉冲电流的频率为50Hz以上，形成的微细孔的密度显著增加至5×10⁴个/mm²以上。频率为0即施加直流电的情况下，如图3（a）所示，薄膜上仅仅形成有沟状的凹凸，而基本没有形成微细孔。与此相对，在施加的脉冲电流的频率为50Hz的情况下，如图3（b）所示，薄膜中沟状的凹凸消失，清楚地形成很多微细孔。而且，当施加的脉冲电流的频率高至1000Hz时，如图3（c）所示，形成了更多的微细孔。通过对表1和图1的比较可知，特别是形成了具有至少5×10⁴个/mm²以上的孔密度的微细孔的薄膜，且实施了碘浸渍处理的部件能够保持优良的抗菌性。

另外，如图2所示，如果施加频率为50Hz以上的脉冲电流进行阳极氧化处理，则形成很多微细孔，而且能够形成厚度为3μm以上的薄膜。通过上述事实，得到如下结论：如果向基材施加频率为50Hz以上的脉冲电流来实施阳极氧化处理，则基材上能够形成含有很多上述那样的微细孔、优选3μm以上厚度的薄膜，通过向其中浸渍碘或者碘化合物，基材的抗菌性显著提高。

本发明是基于相关结论，再进一步进行研究而完成的。即，本发明的主旨如下：

（1）一种金属材料制成的医疗用部件，是以金属材料为基材的医疗用部件，其特征在于，所述基材的表面有具有微细孔和/或微细凹凸的薄膜，该微细孔和/或微细凹凸中浸渍有碘或者碘化合物；

（2）在（1）中，金属材料制成的医疗用部件的特征在于，所述薄膜是具有至少5×10⁴个/mm²以上的密度的微细孔和/或微细凹凸的薄膜；

（3）在（1）或（2）中，金属材料制成的医疗用部件的特征在于，所述薄膜是经电化学处理、化学处理、热处理和/或机械处理中的任意一种或者2种以上的组合而形成的薄膜；

（4）在（3）中，金属材料制成的医疗用部件的特征在于，所述电化学处理是阳极氧化处理，所述化学处理是药品处理，所述热处理和/或机械处理是加热处理、热加工处理和机械加工处理中任意一种；

（5）在（1）至（4）中任意一项中，金属材料制成的医疗用部件的特征在于，所述碘化合物为聚乙烯吡咯烷酮碘、β-环糊精碘或者碘化银；

（6）在（1）至（5）中任意一项中，金属材料制成的医疗用部件的特征在于，所述金属材料是作为纯金属的Ti或者Co中任意一种，或者作为合金的Ti合金、Co合金、不锈钢、Co-Cr合金中任意一种；

（7）一种金属材料制成的医疗用部件，是以金属材料为基材的医疗用部件，所述基材的表面有实施阳极氧化处理而得到的至少5×10⁴个/mm²以上的密度的微细孔的薄膜，该微细孔中浸渍有碘或者碘化合物；

（8）在（7）中，金属材料制成的医疗用部件的特征在于，所述碘化合物为聚乙烯吡咯烷酮碘、β-环糊精碘或者碘化银；

（9）在（7）或（8）中，金属材料制成的医疗用部件的特征在于，所述薄膜具有3μm以上的厚度；

（10）在（7）至（9）中任意一项中，金属材料制成的医疗用部件的特征在于，所述基材为Ti或者Ti合金制成、不锈钢制成、Co-Cr合金制成中的任意一种；

（11）一种金属材料制成的医疗用部件的制造方法，其特征在于，以金属材料为基材，对该基材实施电化学处理、化学处理、热处理和/或机械处理中的任意一种或者两种以上的组合，在该基材表面形成具有至少5×10⁴个/mm²以上的密度的微细孔和/或微细凹凸的薄膜之后，进行使碘或者碘化合物浸渍到该薄膜的碘浸渍处理，来作为医疗用部件；

（12）在（11）中，金属材料制成的医疗用部件的制造方法的特征在于，所述电化学处理是阳极氧化处理、所述化学处理是药品处理、所述热处理和/或机械处理是加热处理、热加工处理和机械加工处理中的任意一种；

（13）在（12）中，金属材料制成的医疗用部件的制造方法的特征在于，所述阳极氧化处理为、采用酸性电解池或者碱性电解池作为电解液，该电解液中，对所述基材施加50至10000Hz的脉冲状电流，进行电解处理的处理；

（14）在（12）中，金属材料制成的医疗用部件的制造方法的特征在于，所述药品处理是使用液体温度为30℃以上的碱性池或者酸性池，在该碱性池或者酸性池中浸渍所述基材的处理；

（15）在（12）中，金属材料制成的医疗用部件的制造方法的特征在于，所述机械加工处理是喷丸（Shot Blasting）处理；

（16）在（11）至15中任意一项中，金属材料制成的医疗用部件的制造方法的其特征在于，所述碘化合物是聚乙烯吡咯烷酮碘、β-环糊精碘或者碘化银；

（17）在（11）至（16）中任意一项中，金属材料制成的医疗用部件的制造方法的特征在于，所述基材是Ti或者Ti合金、不锈钢、Co-Cr合金中的任意一种。

发明的效果

通过本发明能够容易而且廉价地制造抗菌性优良、并且富有抗菌性的持续性、而且富有生物体亲和性的医疗用部件，产生产业上显著的效果。另外，如果将本发明中得到的医疗用部件作为移植到生物体内的植入物等使用，则还有能够长期防止移植到生物体内时成为大问题的感染症的效果。

附图说明

图1是示出阳极氧化处理中形成的薄膜的孔密度和施加的脉冲电流的频率的关系的图；

图2是示出阳极氧化处理中形成的薄膜的厚度和施加的脉冲电流的频率的关系的图；

图3是示出阳极氧化处理中形成的薄膜的表面情况的扫描型电子显微镜组织照片。

具体实施方式

本发明是以金属材料为基材的医疗用部件，基材的表面有具有微细孔和/或微细凹凸的薄膜。另外，这里所述的“微细孔和/或微细凹凸”是指人工实施热处理、机械处理、电化学处理或者化学处理，或者实施这些处理的组合处理，表面形状从基材的初始状态发生变化的状态。而且，“微细孔”是指，通过面积换算后，圆当量直径为1至10μm左右的圆形或者多边形状的孔。另外，“微细凹凸”是指，这些孔进行变形或者合并，存在几μm至几百μm左右深度的凹凸（表面粗糙度Ra：几μm至几百μm左右）的状态。

基材表面所形成的薄膜只要是具有上述的微细孔和/或微细凹凸的薄膜即可，其形成方法并不特别限定，但是优选的是，通过电化学处理、化学处理、热处理和/或机械处理中任意一种处理或者其中两种以上的组合处理而形成的薄膜。优选的是，电化学处理为阳极氧化处理、化学处理是药品处理、热处理是加热处理、热处理和机械处理是热加工处理、机械处理是机械加工处理。如果通过这些处理，则容易形成具有期望的密度的微细孔和/或微细凹凸的薄膜。另外，作为微细孔和/或微细凹凸的期望的密度，优选至少5×10⁴个/mm²以上的密度。通过在基材表面形成具有这样所期望的密度的微细孔和/或微细凹凸的薄膜，使能够提高部件的抗菌性、杀菌性的碘和碘化合物充分、稳定地浸渍。

而且，薄膜的微细孔或者微细凹凸中浸渍了碘或者碘化合物。由于碘具有抗菌性、杀菌性，因此在本发明中，通过薄膜的微细孔或者微细凹凸中浸渍的碘的作用或者从碘化合物慢慢释放出的碘的作用，来提高部件的抗菌性、杀菌性。尤其通过使碘或者碘化合物浸渍到薄膜的微细孔或者微细凹凸中，与涂布在平面上的情况相比，能够保持碘或者碘化合物的表面变多，具有能够在部件内大量保持，同时从碘或者碘化合物缓慢并且长期持续释放碘的优点。由此，能够长期保持部件的抗菌性、杀菌性。

另外，作为浸渍的碘化合物，可以例示出作为无机化合物的碘化银、碘化钾、碘化镍、碘化铁、碘化锡等，

作为有机化合物，可以例示出作为链状饱和烃及其衍生物的甲基碘、乙基碘、丙基碘、丁基碘、异丙基碘等，

另外，可以例示出作为链状不饱和烃及其衍生物的乙烯基碘、烯丙基碘、丁烯基碘、丙炔碘、苯乙炔基碘等，

另外，可以例示出作为芳香族烃及其衍生物的苯基碘、苄基碘、苯甲酰基碘、苯甲酰甲基碘、亚二甲基苄基碘、酞碘、对苯二酚碘、环糊精碘包含体等，

另外，可以例示作为复合化合物的三甲基碘化硫（trimethylsulfonium iodide）、三苯基碘化硫（triphenylsulfonium iodide）等，

另外，可以例示作为复合化合物的聚合体的聚乙烯吡咯烷酮碘（polyvinylpyrrolidone iodine）、聚邻苯二甲酰亚胺碘（polyvinyl phthalimide iodine）等。

作为浸渍的碘化合物，上述碘化合物中，从对人体的安全性、环境保护、生物体亲和性的观点上来看，优选作为复合化合物聚合物的聚乙烯吡咯烷酮碘或者作为芳香族烃及其衍生物的β-环糊精碘、或者作为无机化合物的碘化银。本发明中作为基材使用的金属材料只要适合于医疗部件使用即可，并不限定其种类，如果是纯金属的话，优选Ti或者Co，如果是合金，优选Ti合金、Co合金、不锈钢、Co-Cr合金。如果考虑将部件移植到生物体内，则Ti和Ti合金、不锈钢或者Co-Cr合金更为优选。另外，作为Ti，JIS规定的JIS 1种，JIS 2种的纯Ti，或者作为Ti合金，JIS规定的JIS 60种（60%Al—4%V—Ti合金）、JIS 61种（3% Al—2%—Ti合金）、15—3—3合金，JIS 11种、JIS 12种等的钛合金均可适用。另外，作为不锈钢，从非磁性的观点上看，优选作为奥氏体不锈钢的SUS 302、SUS304、SUS 316、SUS 316L、SUS 317J4L、SUS 329J1、SUS 329J3L等。另外，作为Co-Cr合金，从强度、耐腐蚀性的观点上看，优选63.0%—Cr—6.0%Mo—2.0% Ni—0.25%C—其余部分Cr组成的斯特莱特20合金。

接下来，说明本发明的医疗用部件的制造方法：

将由上述金属材料之一构成的基材，优选的是加工成预定形状之后，实施脱脂处理，接着实施电化学处理、化学处理、热处理和/或机械处理中的任意一种处理，或者实施这些处理中两种以上的组合处理，在基材表面形成薄膜。作为电化学处理优选阳极氧化处理，作为化学处理优选药品处理、作为热处理优选加热处理，作为热处理和机械处理优选热加工处理，作为机械处理优选机械加工处理。下面，以实施阳极氧化处理、在基材表面形成薄膜的情况为例进行说明。当然，本发明并不限于阳极氧化处理。

阳极氧化处理是，将加工成预定形状的基材浸渍在电解液中，将基材作为阳极侧施加电流进行电解的处理。使用的电解液根据基材的种类，采用酸性电解池或者碱性电解池。作为酸性电解池，可以例示出硫酸—水混合池（例如，硫酸浓度为5至30质量%，优选10至25质量%）、硫酸—磷酸—水混合池（例如，硫酸35g/l、磷酸25g/l）、硫酸—磷酸—过氧化氢水—水混合池（例如，硫酸35g/l，磷酸25g/l、过氧化氢水10g/l）、硫酸—磷酸—抗坏血酸—水混合池（例如，硫酸35g/l、磷酸25g/l，抗坏血酸10g/l）、盐酸—过氧化氢水—福尔马林—水混合池（例如，盐酸40%、过氧化氢水2%、福尔马林10%）。

另外，作为碱性电解池，可以例示出氢氧化钾-氟化钾—磷酸钠—氢氧化铝—水混合池（例如，氢氧化钾165g/l、氟化钾35g/l、磷酸钠35g/l、氢氧化铝35g/l）。基材是Ti和Ti合金或者不锈钢的情况下，优选使用酸性电解池，基材是Co-Cr合金的情况下，优选使用碱性电解池。

电解时，施加的电流为频率50Hz以上优选10000Hz以下的脉冲状电流。通过使施加的电流为频率50Hz以上的脉冲状电流，能够形成至少含有5×10⁴个/mm²以上的密度的微细孔和/或微细凹凸的薄膜。当施加的电流是直流电（DC）时，如图3（a）所示，只能形成不含微细孔和/或微细凹凸的薄膜。在这样的薄膜中，不能充分浸渍碘和碘化合物，不能对部件赋予充分的抗菌性。另外，如果产生超过10000Hz的频率的脉冲状电流，则需要大规模的设备，设备费用高，导致制造成本升高。因此，本发明中阳极处理中施加的电流优选50至10000Hz的脉冲状电流。另外，从形成的微细孔的数量的观点上看，更优选的频率为1000至5000Hz。

除了作为电化学处理的阳极处理之外，也可以实施作为化学处理的药品处理，作为热处理的加热处理，作为热处理和机械处理的热加工处理，作为机械处理的机械加工处理中的任意一种，或者其中两种以上的组合处理。作为药品处理，可以例示使用高温的碱性池，或者酸性池，浸渍基材，在基材表面形成具有微细孔和/或微细凹凸的化学处理薄膜的方法。作为高温的碱性池，例如可以例示140℃的氢氧化钠—硝酸钾—水混合池（例如，氢氧化钠60重量份，硝酸钾40重量份，水500重量份），在该池中浸渍10min的方法，或者作为酸性池，例如可以例示使用30℃的硝酸—过氧化氢—水混合池（例如，硝酸（100g/l）25质量%，过氧化氢（30%）3.5质量%），浸渍30min的方法。该处理优选适用于例如使用SUS304等的不锈钢作为基材的情况。

另外，作为加热处理，可以例示在大气氛中对基材进行加热（加热温度：600至800℃，优选700℃×1小时），在基材表面形成薄膜（氧化薄膜）的方法。另外，作为热加工处理，可以例示在基材表面照射电子束、激光束的方法。另外，作为机械加工处理，可以例示使用喷丸的方法。这些处理中，为了形成具有期望的表面形状的微细凹凸或者微细孔的薄膜，预先进行研究来决定处理条件是很重要的。另外，这些处理，优选适用将例如不锈钢、Co-Cr合金作为基材的情况。

在本发明中，在实施阳极氧化处理等处理，在基材表面形成具有微细孔或者微细凹凸的薄膜之后，进行使该薄膜浸渍碘或者碘化合物的碘浸渍处理。碘浸渍处理能够在将实施了阳极氧化处理等的基材进行水洗之后，浸渍碘或者碘化合物水溶液，将基材作为阳极，施加直流电，以恒定电压或者恒定电流密度进行电解。电解处理中使用的水溶液优选含有0.1至1.0质量%的碘或者碘化合物的水溶液。碘或者碘化合物的浓度不足0.1质量%时，薄膜中浸渍的碘分量少，不能发挥期望的抗菌性。另一方面，即使添加超过1.0质量%的量，效果也达到饱和，在经济上不利。另外，更优选的是0.3至0.5质量%。

另外，作为向水溶液中添加的碘化合物，上述碘化合物中的任意一种均适合，但是其中从生物体亲和性的观点上看，优选聚乙烯吡咯烷酮碘（PVPI）、β-环糊精碘（BCDI）。另外，在碘浸渍处理中，恒定电压电解处理优选100至200V的范围的恒定电压进行1至10min。恒定电流密度电解处理则优选0.05至10A/dm²的范围的恒定电流密度进行1至10min。

以下，基于实施例对本发明进行进一步详细的说明。

实施例

（实施例1）

以Ti合金（质量%为，6%Al—4%V—其余部分Ti，JIS 60种合金）、不锈钢（SUS304）为基材，制成圆盘（板厚：2.0mm）作为体外（in vitro）实验用测试片，制成兔用骨外固定针作为体内实验用测试片。另外，这些测试片中，对Ti合金制成的测试片实施脱脂处理之后，实施阳极氧化处理。阳极氧化处理是在硫酸（35g/l）—磷酸（25g/l）—过氧化氢水（10g/l）混合池的酸性电解液（液体温度：室温）中，以恒定电压（150V）电解5min的处理。施加电流的初始电流密度为8A/dm² ，由于是恒定电压电解，因此电流值随时间经过而逐渐降低。另外，电流是频率为1000Hz的脉冲状电流。将未实施阳极氧化处理的情况作为比较例。

首先，针对进行了阳极氧化处理的测试片（Ti合金制成的测试片），使用扫描型电子显微镜（倍率：2500倍）对各测试片表面形成的氧化薄膜的表面情况进行各5个视野以上的观察，测定每个视野中氧化薄膜上形成的孔的个数，对各视野的测定值进行算术平均，作为各测试片的表面形成的氧化薄膜的孔数。另外，用扫描型电子显微镜（倍率：2500倍）对测试片断面进行各5个视野的观察，求出表面所形成的氧化薄膜的平均厚度。

接着，对进行了阳极氧化处理的测试片（Ti合金制成的测试片）实施1分钟水洗洗净处理。水洗处理之后，将测试片浸渍在纯水中溶解了0.5质量%的作为碘化合物的聚乙烯吡咯烷酮碘（PVPI）的碘化合物水溶液中，将测试片设置在阳极侧，纯Ti板设置在阴极侧，实施进行120V恒定电压电解的碘浸渍处理。另外，碘浸渍处理为以初始电流密度0.2A/dm²左右进行电泳，将碘化合物浸渍到测试片表面的氧化薄膜中的处理。

另外，针对未进行阳极氧化处理的测试片，实施脱脂处理和1分钟的水洗洗净处理，以供实验。接着，使用所得到的测试片（圆盘）的一部分，作为体外试验，依照JIS Z 2801的规定实施抗菌性试验。病原体使用黄色葡萄球菌（ATCC 25923）、大肠杆菌（MG 1455）。实验次数为各反复进行15次。经过预定时间后残存的菌落数越少，则抗菌性越优良。

另外，使用所得的测试片（半圆板），作为体外试验，使用鼠成纤维芽细胞株V79，通过菌落形成法进行细胞毒性评价。将测试片浸渍在培养皿的培养液中，之后接种V79，确认菌落的形成，以进行评价。另外，使用所得到的兔用骨骼外固定针，作为体内试验，使用6只日本白色家兔，将针刺入两侧的大腿骨。14日后，为了进行组织学分析而使兔安乐死，观察针刺入部位周围组织的炎症和感染程度，对其程度进行评分来评价。评价项目为针刺入部位的炎症、针周围的脓肿、骨髓炎、针前端周围的炎症。由针引起的炎症或脓肿形成为重症的情况的分数为2分，轻度的情况是1分，骨髓炎形成脓肿的情况为2分，轻度的情况为1分，其他情况为0分，以各评价项目的合计分来评价。各评价项目的合计分越低，则炎症、感染越少。另外，同时，通过确认针表面形成类骨质来进行骨传导能（Osteoconduction）的评价。

所得的结果示于表2。

[表2]

Figure 2009801540540100002DEST_PATH_IMAGE002

*）A：Ti合金（JIS 60种合金），B：不锈钢（SUS 304）；

**）a：脉冲状；

***）最初菌数：约2000个。

可知本发明例（测试片No.A1）形成了5×10⁴个/mm²以上的很多微细孔。另外，可知本发明例（测试片No.A1）中，显著抑制了菌落的形成，抗菌试验开始时约2000个的黄色葡萄球菌在24小时后减少为平均00.7个，抗菌试验开始时约2000个的大肠杆菌在24小时后减少为平均0个，抗菌性优良。另一方面，在比较例中，24小时后观察的菌落数为黄色葡萄球菌181个（测试片No.A2）、347个（测试片No.A3），大肠杆菌1281个（测试片No.A2）、1600个（测试片No.A3）。可以说这些差别在统计上也是显著差别。

另外，针对炎症、感染的评价的合计分，本发明例明显低于比较例，可以说与比较例相比，炎症、感染变少。另外，该与比较例的差别，在统计上也是显著的，本发明例减少了针感染，抗菌性、生物体亲和性优良。另外，本发明例与钛类似地类骨质的形成良好，具有充分的骨传导能。

另外，本发明例与比较例类似，鼠成纤维芽细胞株V79的菌落形成良好，能够确认没有细胞毒性；

（实施例2）

以不锈钢（SUS 304）为基材，制备抗菌试验用的圆盘测试片（板厚：2mm）。这些测试片中，实施酸洗洗净处理之后，实施阳极氧化处理或者药品处理。酸洗净处理为在液体温度40℃的硝酸（5%）—氢氟酸（3%）混合水溶液中浸渍3min的处理。另外，阳极氧化处理为，盐酸（47质量%）—过氧化氢水（2质量%）—福尔马林（10质量%）—水混合池的酸性电解液（液体温度：室温）中，将测试片作为阳极，纯Ti板作为阴极，以恒定电压（100V）进行15min的电解的处理。另外，施加电流是频率3000Hz的脉冲状电流。初始电流值为3.5A/dm²。药品处理为在作为高温酸性池的、液体温度30℃的硝酸（25质量%）—过氧化氢（3.5质量%）—蒸馏水混合池中浸渍30min的处理。

针对进行了阳极氧化处理或药品处理的测试片，使用扫描型电子显微镜（倍率：2500倍）对各测试片表面形成的薄膜（氧化薄膜）的表面情况进行各5个视野以上的观察，测定每个视野中氧化薄膜上形成的孔的个数，对各视野的测定值进行算术平均，作为各测试片的表面形成的薄膜的孔数。另外，用扫描型电子显微镜（倍率：2500倍）对测试片断面进行各5个视野的观察，求出表面所形成的薄膜的平均厚度。

接着，对实施了这些处理的测试片的一部分实施水洗洗净处理之后，将该测试片浸渍在纯水中溶解了0.5质量%的作为碘化合物的聚乙烯吡咯烷酮碘（PVPI）的碘化合物水溶液中，将测试片设置在阳极侧，纯Ti板设置在阴极侧，以120V的恒定电压进行5min的电解，使之进行电泳而实施碘浸渍处理，使碘化合物浸渍在测试片表面的氧化薄膜中。另外，碘浸渍处理中示出，初始电流密度为0.2A/dm²左右。

对于阳极氧化处理或药品处理后原样的测试片，以及阳极氧化处理或药品处理之后又实施了碘浸渍处理的测试片，依照JIS Z 2801的规定通过薄膜密封法实施抗菌性试验。病原体使用大肠杆菌（JCM 1649株），测定经过预定时间（24h）后残存的菌落数，评价抗菌性。经过预定时间后残存的菌落数越少，则评价抗菌性越优良。经过预定时间（24h）之后，最初42000个/ml（4.2×10⁴个/ml）的菌落数变为 1ml中不足10个的情况评价（抗菌活性值）为4，10个以上但不足100个的情况评价（抗菌活性值）为3，100个以上但不足1000个的情况评价（抗菌活性值）为2，1000个以上但不足10000个的情况评价（抗菌活性值）为1，10000个以上的情况评价（抗菌活性值）为0。

所得的结果示于表3。

[表3]

*）B：SUS 304；

**)a：脉冲状；

***）硝酸—过氧化氢水—水（液体温度：30℃）。

本发明例均示出抗菌活性值4，可见保持了优良的抗菌性。未实施碘浸渍处理的比较例的抗菌活性值为0，完全没有显示出抗菌性；

（实施例3）

以Co-Cr合金（质量%为，63.0%Co—6.0%Mo—2.0%Ni—0.25%C—其余部分Cr）为基材，制成抗菌试验用圆盘测试片（板厚：5.0mm）。对这些测试片实施酸洗洗净处理之后，实施阳极氧化处理。

阳极氧化处理为氢氧化钾（165g/l）—氟化钾（35g/l）—磷酸钠（35g/l）—氢氧化铝（35g/l）—水混合池的碱性电解液（液体温度：室温）中，将测试片作为阳极，纯Ti板作为阴极，以直流的恒定电压（150V）进行15min的电解的处理。另外，施加电流是频率5000Hz的脉冲状电流。初始电流值为8A/dm²。

针对得到的测试片，与实施例2同样，使用扫描型电子显微镜（倍率：2500倍）对各测试片表面形成的薄膜（氧化薄膜）的表面情况进行观察，求出各测试片的表面形成的薄膜的孔数以及薄膜的平均厚度。接着，对实施了这些处理的测试片的一部分，实施水洗洗净处理之后，将该测试片浸渍在纯水中溶解了0.5质量%的作为碘化合物的聚乙烯吡咯烷酮碘（PVPI）的碘化合物水溶液中，将测试片设置在阳极侧，纯Ti板设置在阴极侧，以150V的恒定电压进行5min的电解，使之进行电泳实施碘浸渍处理，使碘化合物浸渍在测试片表面的氧化薄膜中。另外，碘浸渍处理中初始电流密度为0.2A/dm²左右。

对于阳极氧化处理后原样的测试片以及阳极氧化处理之后又实施了碘浸渍处理的测试片，与实施例2同样地，依照JIS Z 2801的规定通过薄膜密封法实施抗菌性试验。评价抗菌性。另外，评价方法与实施例2相同。所得的结果示于表4。

[表4]

Figure 2009801540540100002DEST_PATH_IMAGE004

*)C:Co-Cr合金；

*）a：脉冲状。

本发明例的抗菌活性值显示为4，可见保持了优良的抗菌性。未实施碘浸渍处理的比较例的抗菌活性值为0，完全未显示抗菌性；

（实施例4）

以不锈钢（SUS 304）为基材，制成抗菌试验用圆盘测试片（板厚：2.0mm）。对这些测试片首先实施作为机械处理的机械加工处理的喷丸处理。依次使用4种铝丸（アルミナショット）进行喷丸处理。第一阶段的处理中，使用60目筛网（#60）的铝丸，压力3.5kg/cm²下进行约2分钟无遗漏地、小心地从所有方向喷射（ショット）。接着，作为第二阶段，使用筛网#100的铝丸，在与第一阶段相同的压力、时间内，对筛网#60喷射面小心喷射以使均匀喷射。作为第三阶段，使用筛网#150的铝丸，在与第一、二阶段相同的压力、时间内对筛网#100喷射面小心均匀喷射。并且作为第四阶段，使用筛网#200的铝丸，在相同的压力、时间下对筛网#150喷射面喷射。由此，对测试片的表面赋予大的凹凸。另外，根据JIS B 0601-1994的规定测定实施喷丸处理之后的状态下的表面粗糙度，算术平均粗糙度Ra为2μm，最大高度Ry为55μm，十点平均粗糙度Rz为3.5μm。

接着，对具有上述那样的表面性状的测试片，进一步实施作为化学处理的药品处理。药品处理是将上述测试片在液体温度为60℃的硫酸（50g）—硝酸（50g）—水（400g）混合池中，进行1小时浸渍的处理。由此，对喷丸面进行化学氧化，使之形成表面具有氧化薄膜的微小的蚀刻面。此时表面粗糙度为：算术平均粗糙度Ra为2.5μm、最大高度Ry为65μm、十点平均粗糙度Rz为4.3μm。

针对所得到的测试片，与实施例2同样，使用扫描型电子显微镜（倍率：2500倍）对各测试片表面形成的薄膜（氧化薄膜）的表面情况进行观察，求出各测试片的表面上形成的薄膜的微细凹凸的个数。接着，对实施了这些处理的测试片的一部分，充分实施水洗洗净处理之后，将该测试片浸渍在纯水中溶解了0.5质量%的作为碘化合物的β-环糊精碘（BCDI）的碘化合物水溶液（液体温度：25℃）中，将测试片设置在阳极侧，纯Ti板设置在阴极侧，以150V的恒定电压进行3min的电解，使之进行电泳实施碘浸渍处理，使碘化合物电镀（浸渍）在测试片表面的氧化薄膜的微细凹凸中。另外，碘浸渍处理中初始电流密度为12A/dm²左右，但是随时间的经过而逐渐降低。

对于机械加工处理—药品处理后原样的测试片以及机械加工处理—药品处理之后又实施了碘浸渍处理的测试片，与实施例2同样地，依照JIS Z 2801的规定使用大肠杆菌（JCM 1649株）通过薄膜密封法实施抗菌性试验，评价抗菌性。另外，试验开始时的菌落数为56000个/ml（5.6×10⁴个/ml）。评价方法与实施例2相同。

所得的结果示于表5。

[表5]

*）B：SUS 304；

**）a：利用铝丸的喷丸处理；

***）α：液体温度为60℃的硫酸—硝酸—水混合池中浸渍。

本发明例的抗菌活性值显示4，可见保持了优良的抗菌性。未实施碘浸渍处理的比较例的抗菌活性值为0，完全未显示出抗菌性。

Claims

1.一种金属材料制成的医疗用部件，是以金属材料为基材的医疗用部件，其特征在于，所述基材的表面上有具有微细孔和/或微细凹凸的薄膜，该微细孔和/或微细凹凸中浸渍有碘或者碘化合物。

2.根据权利要求1所述的金属材料制成的医疗用部件，其特征在于所述薄膜是具有至少5×10⁴个/mm²以上的密度的微细孔和/或微细凹凸的薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的金属材料制成的医疗用部件，其特征在于，所述薄膜是经电化学处理、化学处理、热处理和/或机械处理中的任意一种或者2种以上的组合而形成的薄膜。

4.根据权利要求3所述的金属材料制成的医疗用部件，其特征在于，所述电化学处理是阳极氧化处理，所述化学处理是药品处理，所述热处理和/或机械处理是加热处理、热加工处理和机械加工处理中的任意一种。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的金属材料制成的医疗用部件，其特征在于，所述碘化合物为聚乙烯吡咯烷酮碘、β-环糊精碘或者碘化银。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的金属材料制成的医疗用部件，其特征在于，所述金属材料是作为纯金属的Ti或者Co中的任意一种，或者作为合金的Ti合金、Co合金、不锈钢、Co-Cr合金中的任意一种。

7.一种金属材料制成的医疗用部件，是以金属材料为基材的医疗用部件，所述基材的表面有实施阳极氧化处理而得到的至少5×10⁴个/mm²以上的密度的微细孔的薄膜，该微细孔中浸渍有碘或者碘化合物。

8.根据权利要求7所述的金属材料制成的医疗用部件，其特征在于，所述碘化合物为聚乙烯吡咯烷酮碘、β-环糊精碘或者碘化银。

9.根据权利要求7或8所述的金属材料制成的医疗用部件，其特征在于，所述薄膜具有3μm以上的厚度。

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的金属材料制成的医疗用部件，其特征在于，所述基材为Ti或者Ti合金制成、不锈钢制成、Co-Cr合金制成中的任意一种。

11.一种金属材料制成的医疗用部件的制造方法，其特征在于，以金属材料为基材，对该基材实施电化学处理、化学处理、热处理和/或机械处理中的任意一种或者两种以上的组合，在该基材的表面形成具有至少5×10⁴个/mm²以上的密度的微细孔和/或微细凹凸的薄膜之后，进行使碘或者碘化合物浸渍到该薄膜中的碘浸渍处理，来作为医疗用部件。

12.根据权利要求11所述的金属材料制成的医疗用部件的制造方法，其特征在于，所述电化学处理是阳极氧化处理，所述化学处理是药品处理，所述热处理和/或机械处理是加热处理、热加工处理和机械加工处理中的任意一种。

13.根据权利要求12所述的金属材料制成的医疗用部件的制造方法，其特征在于，所述阳极氧化处理是采用酸性电解池或者碱性电解池作为电解液、在该电解液中对所述基材施加50至10000Hz的脉冲状电流而进行电解处理的处理。

14.根据权利要求12所述的金属材料制成的医疗用部件的制造方法，其特征在于，所述药品处理是使用液体温度为30℃以上的碱性池或者酸性池，在该碱性池或者酸性池中浸渍所述基材的处理。

15.根据权利要求12所述的金属材料制成的医疗用部件的制造方法，其特征在于，所述机械加工处理是喷丸处理。

16.根据权利要求11至15中任意一项所述的金属材料制成的医疗用部件的制造方法，其特征在于，所述碘化合物是聚乙烯吡咯烷酮碘、β-环糊精碘或者碘化银。

17.根据权利要求11至16中任意一项所述的金属材料制成的医疗用部件的制造方法，其特征在于，所述基材是Ti或者Ti合金、不锈钢、Co-Cr合金中的任意一种。